Giá trị của neutrophil gelatinase associated lipocaline huyết tương trong chẩn đoán sớm tổn thương thận cấp và tiên lượng ở bệnh nhân điều trị tích cực (FULL TEXT)

MỞ ĐẦU Tổn thương thận cấp (TTTC) là tổn thương cơ quan thường gặp ở bệnh nhân điều trị tại khoa điều trị tích cực (ĐTTC), TTTC gây tăng tỉ lệ tử vong, tăng chi phí y tế và tăng nguy cơ bệnh thận mạn. Theo nhiều nghiên cứu, tỉ lệ TTTC ở bệnh nhân điều trị tại khoa ĐTTC khoảng 30 - 36% và mặc dù có nhiều tiến bộ quan trọng của ngành ĐTTC cũng như trong lĩnh vực điều trị thay thế thận, tỉ lệ tử vong vẫn còn cao 50-70% [27], [60]. Một trong những nguyên nhân làm cho tỉ lệ tử vong ở bệnh nhân TTTC vẫn còn cao là do thiếu các dấu ấn sinh học chẩn đoán sớm TTTC [79], [83]. Hiện nay chưa có điều trị đặc hiệu đối với TTTC nhưng chẩn đoán sớm có thể ngăn chặn sự tiến triển của TTTC. Chẩn đoán sớm TTTC trên lâm sàng vẫn còn là một thách thức, vì creatinin huyết thanh được dùng để chẩn đoán TTTC nhưng không giúp chẩn đoán sớm, creatinin huyết thanh chỉ tăng khi độ lọc cầu thận đã giảm nặng, sự chậm trễ làm mất đi cơ hội có thể can thiệp vào điều trị nhằm thay đổi tiên lượng. Vì thế nghiên cứu về dấu ấn sinh học mới để chẩn đoán sớm TTTC được xếp vào nhóm ưu tiên trong lĩnh vực thận học [11]. Nhờ những kỹ thuật sinh học phân tử trong lĩnh vực gen và protein, nhiều dấu ấn sinh học mới của TTTC đã được phát hiện như neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL), kidney injury molecule 1 (KIM 1), interleukin (IL) 18, Tissue inhibitor of metallo- proteinase 2 (TIMP-2), Insulin-like growth factor binding protein 7 (IGFBP-7); trong đó NGAL là dấu ấn sinh học được nghiên cứu nhiều nhất, vì những nghiên cứu tiền lâm sàng cho thấy NGAL trong nước tiểu và trong máu tăng cao và rất sớm trong vòng vài giờ sau khi thận bị tổn thương do thiếu máu hoặc độc chất. Nhiều nghiên cứu lâm sàng đã được thực hiện để xác định giá trị của NGAL trong dự đoán TTTC, mức độ nặng của TTTC, điều trị thay thế thận và tử vong bệnh viện ở bệnh nhân mổ tim hở có tuần hoàn ngoài cơ thể, bệnh nhân sử dụng thuốc cản quang, bệnh nhân cấp cứu, bệnh nhân điều trị tại khoa ĐTTC… Phần lớn các nghiên cứu cho thấy giá trị dự đoán TTTC của NGAL thể hiện qua diện tích dưới đường cong ROC (AuROC) từ khá đến rất tốt [46]. Ở bệnh nhân điều trị tại khoa ĐTTC, nguyên nhân gây TTTC thường do nhiễm khuẩn huyết - sốc nhiễm khuẩn, thiếu máu - giảm tưới máu và thuốc gây độc thận; trong đó nhiễm khuẩn huyết - sốc nhiễm khuẩn là nguyên nhân hàng đầu gây TTTC. Theo nghiên cứu đa trung tâm của Uchino và cộng sự, sốc nhiễm khuẩn là nguyên nhân của 47,5% trường hợp TTTC ở bệnh nhân điều trị tại khoa ĐTTC [105], theo nghiên cứu của Lê Thị Diễm Tuyết tại khoa ĐTTC bệnh viện Bạch Mai, nhiễm khuẩn huyết nặng - sốc nhiễm khuẩn là nguyên nhân của 71,9% trường hợp TTTC [10]. Ở bệnh nhân nhiễm khuẩn huyết, ngoài TTTC, NGAL còn được cơ thể sản xuất để đáp ứng với phản ứng viêm, vì thế vai trò của NGAL trong dự đoán TTTC ở bệnh nhân nhiễm khuẩn huyết vẫn còn bị nghi ngờ và một số nghiên cứu lâm sàng về NGAL trong dự đoán TTTC ở bệnh nhân nhiễm khuẩn huyết cho kết quả trái chiều nhau [25], [50]. Vì thế nghiên cứu này được thực hiện trên bệnh nhân nhiễm khuẩn huyết, điều trị tại khoa ĐTTC nhằm xác định giá trị của NGAL huyết tương trong dự đoán TTTC, dự đoán điều trị thay thế thận và tiên lượng tử vong ở bệnh nhân nhiễm khuẩn huyết điều trị tại khoa ĐTTC. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Nghiên cứu được thực hiện ở bệnh nhân nhiễm khuẩn huyết điều trị tại khoa ĐTTC nhằm 3 mục tiêu: 1. Xác định giá trị của NGAL huyết tương trong dự đoán TTTC. 2. Xác định giá trị của NGAL huyết tương trong dự đoán mức độ nặng của TTTC và điều trị thay thế thận. 3. Xác định giá trị của NGAL huyết tương trong tiên lượng tử vong.

PHAN THỊ XUÂN

GIÁ TRỊ CỦA NEUTROPHIL GELATINASE

ASSOCIATED LIPOCALINE HUYẾT TƯƠNG

TRONG CHẨN ĐOÁN SỚM TỔN THƯƠNG THẬN CẤP

VÀ TIÊN LƯỢNG Ở BỆNH NHÂN ĐIỀU TRỊ TÍCH CỰC

LUẬN ÁN TIẾN SĨ Y HỌC

TP HỒ CHÍ MINH - NĂM 2018

1.2 Tỉ lệ và nguyên nhân gây tổn thương thận cấp ở bệnh nhân điều trị tại khoa điều trị tích cực

7

1.6 Nghiên cứu về Neutrophil gelatinase-associated lipocalin trong tổn thương thận cấp

19

1.7 Nghiên cứu về Neutrophil gelatinase-associated lipocalin tại Việt Nam

32

3.2 Xác định giá trị của Neutrophil gelatinase-associated lipocalin huyết tương trong dự đoán tổn thương thận cấp

60

3.3 Xác định giá trị của Neutrophil gelatinase-associated lipocalin huyết tương trong dự đoán mức độ nặng của tổn thương thận cấp và điều trị thay thế thận

4.2 Xác định giá trị của Neutrophil gelatinase-associated lipocalin huyết tương trong dự đoán tổn thương thận cấp

90

4.3 Xác định giá trị của Neutrophil gelatinase-associated lipocalin huyết tương trong dự đoán mức độ nặng của tổn thương thận cấp và điều trị thay thế thận

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Initiative

Tổ Chức Sáng Kiến

Về Chất Lượng Thẩm Tách Máu Cấp

Network

Mạng Lưới Tổn Thương Thận Cấp

Chronic Health Evaluation II

Thang điểm APACHE II

molecules bị tổn thương

filtration rate

Độ lọc cầu thận ước đoán

Intensive Care Medicine

Hội Điều Trị Tích Cực châu Âu

molecular pattern molecules

gốc từ tác nhân gây bệnh

dương

Improving Global Outcomes

Hội Cải Thiện Dự Hậu Bệnh Thận Toàn Cầu

Society of America

Hội Các Bệnh Nhiễm Trùng Hoa Kỳ

characteristics

Đường cong ROC

Medicine

Hội Điều Trị Tích Cực

Society

Hội Nhiễm Trùng Sau Phẫu Thuật

metallo - proteinase 2

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 3.14 Mức độ nặng của bệnh thời điểm chọn bệnh vào

nghiên cứu

54

Bảng 3.17 Nồng độ NGAL ht ở bệnh nhân có TTTC và không

TTTC

62

Bảng 3.19 Điểm cắt, độ nhạy cảm, độ đặc hiệu, giá trị tiên đoán 68

trong dự đoán TTTC xuất hiện ngày 4

Bảng 3.23 Các biến số liên quan đến chỉ định điều trị thay thế

thận

75

Bảng 3.24 So sánh nồng độ NGAL ht giữa hai nhóm bệnh nhân

bị TTTC có và không điều trị thay thế thận

76

Bảng 3.25 Điểm cắt, độ nhạy cảm, độ đặc hiệu, giá trị tiên đoán

dương, giá trị tiên đoán âm tương ứng với các điểm cắt của đường cong ROC nồng độ NGAL ht ngày 1 trong dự đoán điều trị thay thế thận

78

Bảng 3.26 Nồng độ NGAL ht ở bệnh nhân tử vong trong 7 ngày

đầu

80

Bảng 3.27 Nồng độ NGAL ht ở bệnh nhân tử vong trong 7 ngày

đầu giữa nhóm có TTTC và không TTTC

81

Bảng 4.28 Giá trị của NGAL ht trong dự đoán TTTC ở bệnh

nhân NKH trong các nghiên cứu được đưa vào phân tích gộp của Zhang và cộng sự

96

Bảng 4.29 Điểm cắt dự đoán TTTC theo đối tượng và phương

pháp xét nghiệm

97

DANH MỤC CÁC HÌNH, SƠ ĐỒ

Trang

Hình 1.2 Sử dụng các dấu ấn sinh học trong các giai đoạn

khác nhau của TTTC

12

Hình 1.4 Nguồn gốc và tính đặc hiệu vị trí của các dấu ấn

Hình 1.6 So sánh sự gia tăng nồng độ một số dấu ấn sinh học

ở bệnh nhân TTTC sau mổ tim hở có tuần hoàn ngoài cơ thể

25

Trang

Biểu đồ 3.2 Phân bố điểm SOFA ngày chọn bệnh nhân vào

Biểu đồ 3.4 Sự thay đổi nồng độ creatinin huyết thanh so với

creatinin huyết thanh nền ở nhóm bệnh nhân TTTC và không TTTC

58

bệnh

58

với mức độ nặng của NKH đánh giá qua thang điểm SOFA

61

Biểu đồ 3.7 Nồng độ NGAL ht ngày 1 đến ngày 4 ở bệnh

nhân xuất hiện TTTC và không TTTC

62

Biểu đồ 3.8 Sự thay đổi tính theo tỉ lệ % của nồng độ NGAL

ht và creatinine huyết thanh ở hai nhóm có TTTC

và không TTTC

63

Biểu đồ 3.9 Đường cong ROC sự thay đổi tính theo tỉ lệ %

của nồng độ NGAL ngày 2 so với ngày 1, trong

dự đoán TTTC trong vòng 7 ngày

Biểu đồ 3.16 Nồng độ NGAL ht ngày 1 đến 4 ở bệnh nhân

không TTTC, TTTC AKIN 1, AKIN 2, AKIN 3

73

Biểu đồ 3.17 Nồng độ NGAL ht ngày 1 đến 4 ở bệnh nhân

không TTTC, TTTC không điều trị thay thế thận, TTTC có điều trị thay thế thận

76

Biểu đồ 3.18 Đường cong ROC nồng độ NGAL ht ngày 1

trong dự đoán điều trị thay thế thận

77

Biểu đồ 3.19 Đường cong ROC nồng độ NGAL ht trong tiên

lượng tử vong 7 ngày đầu

80

Biểu đồ 3.20 Nồng độ NGAL ht ở bệnh nhân tử vong 7 ngày

đầu và bệnh nhân sống

81

Biểu đồ 3.21 Nồng độ NGAL ht ở bệnh nhân tử vong 7 ngày

đầu giữa nhóm có TTTC và nhóm không TTTC

81

Biểu đồ 3.22 Đường cong ROC nồng độ NGAL ht trong tiên

lượng tử vong 14 ngày đầu

82

Biểu đồ 4.23 Sự thay đổi tính theo tỉ lệ % của nồng độ NGAL

ht và creatinine huyết thanh ở bệnh nhân TTTC

93

NGAL ht trong dự đoán TTTC ở bệnh nhân NKH

– không NKH và mức độ TTTC

102

1

MỞ ĐẦU

Tổn thương thận cấp (TTTC) là tổn thương cơ quan thường gặp ở bệnh nhân điều trị tại khoa điều trị tích cực (ĐTTC), TTTC gây tăng tỉ lệ tử vong, tăng chi phí y tế và tăng nguy cơ bệnh thận mạn Theo nhiều nghiên cứu, tỉ lệ TTTC ở bệnh nhân điều trị tại khoa ĐTTC khoảng 30 - 36% và mặc dù có nhiều tiến bộ quan trọng của ngành ĐTTC cũng như trong lĩnh vực điều trị thay thế thận, tỉ lệ tử vong vẫn còn cao 50-70% [27], [60] Một trong những nguyên nhân làm cho tỉ lệ tử vong ở bệnh nhân TTTC vẫn còn cao là do thiếu các dấu ấn sinh học chẩn đoán sớm TTTC [79], [83]

Hiện nay chưa có điều trị đặc hiệu đối với TTTC nhưng chẩn đoán sớm có thể ngăn chặn sự tiến triển của TTTC Chẩn đoán sớm TTTC trên lâm sàng vẫn còn là một thách thức, vì creatinin huyết thanh được dùng để chẩn đoán TTTC nhưng không giúp chẩn đoán sớm, creatinin huyết thanh chỉ tăng khi độ lọc cầu thận đã giảm nặng, sự chậm trễ làm mất đi cơ hội có thể can thiệp vào điều trị nhằm thay đổi tiên lượng Vì thế nghiên cứu về dấu ấn sinh học mới để chẩn đoán sớm TTTC được xếp vào nhóm ưu tiên trong lĩnh vực thận học [11]

Nhờ những kỹ thuật sinh học phân tử trong lĩnh vực gen và protein, nhiều dấu ấn sinh học mới của TTTC đã được phát hiện như neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL), kidney injury molecule 1 (KIM 1), interleukin (IL) 18, Tissue inhibitor of metallo- proteinase 2 (TIMP-2), Insulin-like growth factor binding protein 7 (IGFBP-7); trong đó NGAL là dấu ấn sinh học được nghiên cứu nhiều nhất, vì những nghiên cứu tiền lâm sàng cho thấy NGAL trong nước tiểu và trong máu tăng cao và rất sớm trong vòng vài giờ sau khi thận bị tổn thương do thiếu máu hoặc độc chất Nhiều nghiên cứu lâm sàng đã được thực hiện để xác định giá trị của NGAL trong

dự đoán TTTC, mức độ nặng của TTTC, điều trị thay thế thận và tử vong bệnh viện ở bệnh nhân mổ tim hở có tuần hoàn ngoài cơ thể, bệnh nhân sử dụng thuốc cản quang, bệnh nhân cấp cứu, bệnh nhân điều trị tại khoa ĐTTC… Phần lớn các nghiên cứu cho thấy giá trị dự đoán TTTC của NGAL thể hiện qua diện tích dưới đường cong ROC (AuROC) từ khá đến rất tốt [46]

Ở bệnh nhân điều trị tại khoa ĐTTC, nguyên nhân gây TTTC thường

do nhiễm khuẩn huyết - sốc nhiễm khuẩn, thiếu máu - giảm tưới máu và thuốc gây độc thận; trong đó nhiễm khuẩn huyết - sốc nhiễm khuẩn là nguyên nhân hàng đầu gây TTTC Theo nghiên cứu đa trung tâm của Uchino

và cộng sự, sốc nhiễm khuẩn là nguyên nhân của 47,5% trường hợp TTTC ở bệnh nhân điều trị tại khoa ĐTTC [105], theo nghiên cứu của Lê Thị Diễm Tuyết tại khoa ĐTTC bệnh viện Bạch Mai, nhiễm khuẩn huyết nặng - sốc nhiễm khuẩn là nguyên nhân của 71,9% trường hợp TTTC [10] Ở bệnh nhân nhiễm khuẩn huyết, ngoài TTTC, NGAL còn được cơ thể sản xuất để đáp ứng với phản ứng viêm, vì thế vai trò của NGAL trong dự đoán TTTC ở bệnh nhân nhiễm khuẩn huyết vẫn còn bị nghi ngờ và một số nghiên cứu lâm sàng

về NGAL trong dự đoán TTTC ở bệnh nhân nhiễm khuẩn huyết cho kết quả trái chiều nhau [25], [50] Vì thế nghiên cứu này được thực hiện trên bệnh nhân nhiễm khuẩn huyết, điều trị tại khoa ĐTTC nhằm xác định giá trị của NGAL huyết tương trong dự đoán TTTC, dự đoán điều trị thay thế thận và tiên lượng tử vong ở bệnh nhân nhiễm khuẩn huyết điều trị tại khoa ĐTTC

3

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu được thực hiện ở bệnh nhân nhiễm khuẩn huyết điều trị tại khoa ĐTTC nhằm 3 mục tiêu:

1 Xác định giá trị của NGAL huyết tương trong dự đoán TTTC

2 Xác định giá trị của NGAL huyết tương trong dự đoán mức độ nặng của TTTC và điều trị thay thế thận

3 Xác định giá trị của NGAL huyết tương trong tiên lượng tử vong

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Định nghĩa và tiêu chuẩn chẩn đoán TTTC

1.1.1 Định nghĩa

TTTC là sự gia tăng của creatinin huyết thanh ³ 0,3 mg/dl trong vòng

48 giờ, hoặc sự gia tăng của creatinin huyết thanh ³ 1,5 lần giá trị nền trong

vòng 7 ngày, hoặc thể tích nước tiểu < 0,5 ml/kg/giờ trong 6 giờ [58]

1.1.2 Tiêu chuẩn chẩn đoán TTTC

TTTC là hội chứng thường gặp tại các khoa ĐTTC và có liên quan đến

dự hậu Trước đây có hơn 30 tiêu chuẩn chẩn đoán TTTC, từ thay đổi nhẹ nồng độ creatinin huyết thanh như tăng 0,3 mg/dl so với giá trị nền, đến mức

độ nặng cần điều trị thay thế thận [73] Sự không thống nhất về tiêu chuẩn chẩn đoán dẫn đến sự khác biệt lớn trong thống kê về tỉ lệ mắc TTTC, tỉ lệ tử vong liên quan đến TTTC, so sánh kết quả của các nghiên cứu liên quan đến TTTC [18], [73] Vì thế cần phải có một tiêu chuẩn chẩn đoán thống nhất và tiêu chuẩn đó phải đánh giá được mức độ nặng của TTTC để sử dụng trong lâm sàng và nghiên cứu Mặc dù đã có sự đồng thuận giữa các chuyên gia ĐTTC và thận học, để đưa ra tiêu chuẩn chẩn đoán TTTC, cho đến nay tồn tại 3 tiêu chuẩn chẩn đoán TTTC đó là RIFLE ra đời năm 2004, AKIN năm

2007 và KDIGO năm 2012

Năm 2004, nhóm ADQI (Acute Dialysis Quality Initiative) đề xuất tiêu chuẩn chẩn đoán TTTC gọi là RIFLE [18] RIFLE là những chữ cái đầu tiên của 3 giai đoạn theo mức độ nặng của TTTC, và 2 giai đoạn liên quan đến dự hậu, chẩn đoán dựa vào sự gia tăng creatinin huyết thanh hoặc sự giảm độ lọc cầu thận hoặc sự giảm thể tích nước tiểu (Bảng 1.1.)

5

Tiêu chuẩn creatinin huyết thanh hoặc độ lọc cầu thận

(GFR)

Tiêu chuẩn thể tích nước tiểu Nguy cơ rối loạn

chức năng thận

Creatinin tăng gấp 1,5 lần so với giá trị nền hoặc GFR giảm > 25%

< 0,5ml/kg/giờ trong

> 6 giờ

với giá trị nền hoặc GFR giảm > 50%

< 0,5ml/kg/giờ trong

> 12 giờ

Suy chức năng thận Creatinin tăng gấp 3 lần so

với giá trị nền hoặc Creatinin

Mất chức năng thận Mất hoàn toàn chức năng thận trong > 4 tuần

Bệnh thận giai đoạn

cuối

Mất hoàn toàn chức năng thận trong > 3 tháng

Năm 2007, AKIN (Acute Kidney Injury Network) đưa ra Tiêu chuẩn

chẩn đoán và phân độ TTTC, AKIN bỏ 2 giai đoạn tiến triển sang mạn tính

của TTTC; không sử dụng tiêu chuẩn giảm GFR vì trong những trường hợp cấp tính, thường không thể đo GFR; đưa thêm tiêu chuẩn sự gia tăng của creatinin huyết thanh 0,3 mg/dl trong vòng 48 giờ [74] (Bảng 1.2.)

Bảng 1.2 Tiêu chuẩn chẩn đoán và phân độ TTTC AKIN [74]

Tiêu chuẩn Creatinin huyết thanh thể tích nước tiểu Tiêu chuẩn Giai đoạn 1 Creatinin tăng ≥ 0,3 mg/dl, hoặc tăng

gấp 1,5 - 2 lần so với giá trị nền < 0,5ml/kg/giờ trong > 6 giờ

Giai đoạn 2 Creatinin tăng gấp > 2 - 3 lần so với

Giai đoạn 3 Creatinin tăng gấp > 3 lần so với giá

trị nền hoặc Creatinin ≥ 4 mg/dl với Creatinin tăng cấp tính ≥ 0,5mg/dl hoặc cần điều trị thay thế thận

< 0,3ml/kg/giờ trong

24 giờ hoặc

vô niệu trong12giờ

Năm 2012, KDIGO (Kidney Disease Improving Global Outcomes), đưa ra tiêu chuẩn chẩn đoán và phân độ TTTC trên cơ sở điều chỉnh tiêu chuẩn chẩn đoán và phân độ AKIN [58] (Bảng 1.3.)

Bảng 1.3 Tiêu chuẩn chẩn đoán và phân độ TTTC theo KDIGO [58]

Tiêu chuẩn creatinin huyết thanh

Tiêu chuẩn thể tích nước tiểu Giai đoạn 1 Creatinin tăng ≥ 0,3 mg/dl, hoặc

tăng gấp 1,5 – 1,9 lần so với giá trị nền

< 0,5ml/kg/giờ trong >6 giờ

Giai đoạn 2 Creatinin tăng gấp 2 – 2,9 lần so

với giá trị nền

< 0,5ml/kg/giờ trong >12 giờ

Giai đoạn 3 Creatinin tăng gấp 3 lần so với

giá trị nền hoặc Creatinin ≥ 4 mg/dl hoặc bắt đầu điều trị thay thế thận hoặc ở bệnh nhân < 18 tuổi, giảm eGFR < 35 ml/min /1,73 m2

< 0,3ml/kg/giờ trong 24 giờ hoặc

vô niệu trong 12 giờ

Từ khi ra đời cho đến nay, mặc dù còn một số hạn chế, tiêu chuẩn RIFLE, AKIN rồi đến KDIGO được chấp nhận và sử dụng rộng rãi Khó khăn lớn nhất khi áp dụng 3 tiêu chuẩn chẩn đoán nêu trên là xác định creatinin nền Creatinin nền phản ảnh chức năng thận của bệnh nhân trước khi bị TTTC, là Creatinin huyết thanh bệnh nhân được đo trong thời gian 1 năm trước đó, hoặc lý tưởng nhất là trong 3 tháng trước đó [42] Thực tế, không biết được creatinin nền của phần lớn bệnh nhân bị TTTC tại các khoa ĐTTC ở Việt Nam Trong trường hợp không biết giá trị nền creatinin huyết thanh của bệnh nhân, ADQI và KDIGO đề nghị dự đoán creatinin nền dựa vào công thức MDRD (modification of diet in renal disease), chấp nhận eGFR 75ml/phút/1,73m2 [18], [58] AKIN đề nghị sử dụng creatinin thời điểm nhập viện làm creatinin nền [74] Các nghiên cứu về TTTC đã dùng nhiều định nghĩa khác nhau để xác định creatinin nền, như creatinin thời điểm nhập viện [82], [89], [57], giá trị creatinin thấp nhất trong 3 ngày đầu

7

nằm viện [35], giá trị creatinin thấp nhất trong thời gian nằm viện [27], [54], creatinin tính theo công thức MDRD [53], [14], cách tính nào cũng có ưu điểm, có khuyết điểm Hiện tại vẫn chưa có cách nào xác định creatinin nền tốt hơn, chính xác hơn cho tất cả các tình huống lâm sàng dù cho gần như đã

có tiếng nói chung về tiêu chuẩn chẩn đoán TTTC với 3 bảng tiêu chuẩn

RIFLE, AKIN và KDIGO về cơ bản giống nhau [35], [42]

1.2 Tỉ lệ và nguyên nhân gây TTTC ở bệnh nhân điều trị tại khoa ĐTTC

Áp dụng các tiêu chuẩn chẩn đoán TTTC mới, nghiên cứu gần đây tại một viện trường tại Hoa Kỳ trong một năm cho thấy tỉ lệ TTTC ở bệnh nhân nằm viện lên đến 22,7% [107]; nghiên cứu đa trung tâm đa quốc gia cho thấy

tỉ lệ TTTC ở bệnh nhân ĐTTC là 57,3% [52] Tỉ lệ bệnh nhân bị TTTC cần điều trị thay thế thận tại các khoa ĐTTC từ 5 - 6% [105], nguyên nhân hàng đầu gây TTTC ở bệnh nhân ĐTTC là sốc nhiễm khuẩn 47,5%, phẫu thuật lớn 34,4%, sốc tim 26,9%, sốc giảm thể tích 25,6%, thuốc độc thận 19%, hội chứng gan thận 5,7%, do tắc nghẽn 2,6% [105] Trong số thuốc và chất gây độc thận, thuốc cản quang là tác nhân hàng đầu gây TTTC 34%, kháng sinh 17% trong đó do aminoglycoside 5,1%, do huỷ cơ vân 15,1%, thuốc ức chế calcineurin 11,9% [75]

Tại Việt Nam, nghiên cứu của tác giả Lê Thị Diễm Tuyết, thực hiện tại khoa ĐTTC bệnh viện Bạch Mai, với tiêu chuẩn chẩn đoán TTTC khi có thiểu niệu (nước tiểu < 400 ml/24 giờ), hoặc creatinin máu ≥ 130 µmol/l (#1,47mg/dl), tỉ lệ TTTC là 16,2%; nguyên nhân hàng đầu gây TTTC là nhiễm khuẩn huyết nặng, sốc nhiễm khuẩn 71,9%, sốc tim, ngừng tuần hoàn 11,9%, sốc giảm thể tích 9,4%, hội chứng gan thận hoặc TTTC/bệnh gan mạn là 8,8%, viêm tụy cấp 7,5%, thuốc cản quang 5%; 93,1% bệnh nhân có

tổn thương cơ quan khác đi kèm với TTTC [10] Nghiên cứu của tác giả Phạm Thị Ngọc Thảo ở bệnh nhân nhiễm khuẩn huyết nặng, tỉ lệ bệnh nhân

có TTTC là 69,9 %, và tỉ lệ bệnh nhân có tổn thương 2 cơ quan trở lên chiếm đến 95,9% [5]

1.3 Sinh lý bệnh TTTC do nhiễm khuẩn huyết

Sinh lý bệnh TTTC ở bệnh nhân nhiễm khuẩn huyết (NKH) do sự phối hợp của nhiều yếu tố bao gồm sự thay đổi và rối loạn áp suất lọc cầu thận và

sự phân bố lưu lượng máu trong thận, rối loạn vi tuần hoàn, rối loạn chức năng tế bào nội mô, quá trình viêm, stress oxy hoá [45], [113]

1.3.1 Sự thay đổi lưu lượng máu đến thận

Bình thường cơ thể có cơ chế tự điều hoà lưu lượng máu đến thận, nhằm bảo đảm lưu lượng máu đến thận ổn định khi có sự thay đổi của huyết

áp trong một ngưỡng nhất định, dưới ngưỡng có thể tự điều hoà, lưu lượng máu đến thận giảm Huyết áp trung bình tối ưu ở bệnh nhân NKH nặng và sốc nhiễm khuẩn để duy trì tưới máu thận, ngăn TTTC xảy ra chưa được xác định Ngoài ra, ở bệnh nhân NKH lưu lượng máu đến thận thay đổi theo sự thay đổi của cung lượng tim do mất cơ chế tự điều hoà Trên thực nghiệm, ở giai đoạn tăng động của NKH có hiện tượng sức cản mạch máu thận giảm và lưu lượng máu đến thận tăng xảy ra đồng thời với độ lọc cầu thận giảm và creatinin máu tăng Sự giảm độ lọc cầu thận trong trường hợp này do sự giãn của tiểu động mạch đến và đi, trội hơn ở tiểu động mạch đi [19]

1.3.2 Sự thay đổi vi tuần hoàn và rối loạn chức năng tế bào nội mô

Ở bệnh nhân NKH có số lượng mao mạch chức năng giảm, sự không đồng nhất trong tưới máu gia tăng, tỉ lệ mao mạch bị ngưng tưới máu hoặc tưới máu ngắt quãng gia tăng [32] Sự thay đổi tại vi tuần hoàn gây ra giảm cung cấp oxy cho cơ quan trong đó có thận dẫn đến TTTC Cơ chế dẫn đến

sự thay đổi tại vi tuần hoàn bao gồm rối loạn chức năng tế bào nội mô, mất

9

cân bằng giữa các chất gây co mạch và giãn mạch, sự thay đổi của glycocalyx, là lớp glycoprotein-polysaccharide phủ bề mặt tế bào nội mô [32] Rối loạn chức năng tế bào nội mô và sự thay đổi của glycocalyx làm cho các tế bào hồng cầu và bạch cầu khi đi qua mao mạch bị kết dính vào bề mặt tế bào nội mô, cùng với tiểu cầu và fibrin gây huyết khối dẫn đến tắc nghẽn mao mạch; ngoài ra, hiện tượng tăng tính thấm thành mạch gây phù

mô kẽ càng dẫn đến tình trạng thiếu oxy tế bào [32], [113]

Nitric oxide (NO) đóng vai trò quan trọng trong sinh lý bệnh TTTC do NKH, các kích thích viêm làm gia tăng sản xuất nitric oxide (NO), sự gia tăng NO vừa có lợi vừa gây hại ở bệnh nhân NKH, NO có vai trò duy trì tưới máu thận có lợi ở bệnh nhân NKH, tuy nhiên nồng độ NO quá cao gây rối loạn vi tuần hoàn dẫn đến nối tắt tại mao mạch, dòng máu di chuyển chậm, giảm oxy tế bào, khuyếch đại phản ứng viêm; ngoài ra nồng độ NO cao gây

ức chế hô hấp của ty thể và tạo ra gốc ni tơ phản ứng peroxynitrit gây tổn thương tế bào [45], [113]

1.3.3 Phản ứng viêm và stress oxy hoá

Tác nhân gây bệnh hoạt hoá nhiều loại tế bào, trong đó có tế bào biểu

mô thận, tế bào đuôi gai thông qua sự tương tác với các thụ thể nhận cảm như TLR (toll-like receptors), thụ thể lectin týp C… khởi động miễn dịch bẩm sinh Các thụ thể này cũng phát hiện các phân tử được phóng thích từ tế bào

bị tổn thương gọi là DAMP như DNA, RNA, histon, HMGPB1, và protein S100, sau đó phóng thích các cytokin như yếu tố hoại tử u (TNF), IL-6, IL-8 vào máu [45], [113] Cơn bão cytokin trong giai đoạn đầu của NKH hoạt hoá bạch cầu, tế bào nội mô, tế bào biểu mô, tiểu cầu, gây rối loạn chức năng vi mạch, thiếu oxy mô và tổn thương mô [113] Tế bào nội mô bị hoạt hoá phô bày các phân tử kết dính và phóng thích các hoá chất trung gian tiền viêm E-selectin, được sản xuất khi tế bào nội mô bị kích thích, đóng vai trò quan

trọng trong việc huy động bạch cầu đến thận trong giai đoạn sau của TTTC

do NKH Trên thực nghiệm, loại bỏ bạch cầu đa nhân trung tính hoặc ức chế các phân tử kết dính ngăn được TTTC xảy ra Điều này giải thích sự kết dính của bạch cầu đa nhân trung tính vào tế bào nội mô gây ra sự phóng thích các gốc tự do oxy hoá (ROS), các men tiêu đạm, elastase, myeloperoxidase, và các men khác gây tổn thương tế bào Các chất này cùng với leukotriene B4

và yếu tố hoạt hoá tiểu cầu làm gia tăng tính thấm mạch máu và gây bộc lộ

các phân tử kết dính, thúc đẩy hơn nữa quá trình viêm (Hình 1.1)

Các bạch cầu rời mao mạch quanh ống thận đến tế bào biểu mô ống thận, trực tiếp hoạt hoá tế bào biểu mô ống thận bằng cách phóng thích các

Hình 1.1 Cơ chế gây TTTC trong NKH do phản ứng viêm

Ghi chú: DAMP: damage- associated molecular pattern

PAMP: pathogen- associated molecular pattern

“Nguồn: Zarbock A, 2014” [113]

11

hoá chất trung gian tiền viêm và các phân tử DAMP Các phân tử DAMP, và các phân tử có nguồn gốc từ tác nhân gây bệnh (PAMP) và các cytokin tiền viêm được lọc qua cầu thận, vào ống thận gần, gắn với các thụ thể tương ứng, trực tiếp hoạt hoá tế bào biểu mô ống thận gây ra sự thay đổi chuyển hoá và chức năng của tế bào dẫn đến ngừng chu kỳ tế bào hoặc chết tế bào theo chương trình (Hình 1.1.)

Stress oxy hoá là cơ chế quan trọng gây tổn thương tế bào ống thận do NKH, xảy ra rất sớm ở những vùng có dòng máu chảy qua mao mạch chậm [45] Tử thiết những bệnh nhân TTTC do NKH có hiện tượng không bào hoá

tế bào biểu mô ống thận, liên quan đến stress oxy hoá [113] Nuôi cấy tế bào ống thận và tế bào biểu mô cầu thận trong môi trường có các thành phần của

vi khuẩn hoặc huyết tương bệnh nhân bị bỏng nặng và TTTC do NKH tạo ra các gốc tự do oxy hoá (ROS) hoặc xảy ra hiện tượng chết tế bào theo chương trình [113] Nồng độ các phân tử có gốc tự do oxy hoá và ni tơ gia tăng khu trú tại ống thận giáp ranh với mao mạch không được tưới máu, gợi ý sự chảy chậm của dòng máu hoặc ngưng tưới máu ở các mao mạch là nguyên nhân của Stress oxy hoá [45]

1.4 Dự hậu cuả TTTC

Tử vong ở bệnh nhân TTTC khoảng 50% Tỉ lệ tử vong thay đổi, tùy thuộc vào nguyên nhân gây TTTC, 15% ở bệnh nhân sản khoa, 30% trong TTTC do độc chất, và 60% trong TTTC ở bệnh nhân chấn thương hoặc phẫu thuật lớn [24] Tử vong ở bệnh nhân TTTC không biến chứng từ 5 – 10%, trong khi tử vong ở bệnh nhân TTTC có suy đa cơ quan lên đến 50-70% [73]

Tử vong ở bệnh nhân TTTC cần lọc máu 60,3% [105]

Tại Việt Nam, theo nghiên cứu của tác giả Lê Thị Diễm Tuyết tại khoa ĐTTC bệnh viện Bạch Mai, tử vong ở bệnh nhân TTTC là 52,5% [10];

nghiên cứu của tác giả Phạm Thị Ngọc Thảo tại khoa ĐTTC bệnh viện Chợ Rẫy, ở bệnh nhân NKH nặng, tử vong ở bệnh nhân có TTTC là 65,1% [5]

Phần lớn bệnh nhân sống sau TTTC có chức năng thận hồi phục đủ để

có cuộc sống bình thường Tuy nhiên, khoảng 50% bệnh nhân vẫn còn suy giảm chức năng thận dưới lâm sàng hoặc sẹo khi sinh thiết thận Khoảng 5% bệnh nhân sau TTTC không hồi phục chức năng thận, cần phải điều trị thay thế thận định kỳ hoặc ghép thận [56], [106]

1.5 Các dấu ấn sinh học mới của TTTC

1.5.1 Vì sao cần phải có các dấu ấn sinh học mới của TTTC

TTTC là tổn thương cơ quan thường gặp tại khoa ĐTTC và có tỉ lệ tử vong cao, dù có nhiều tiến bộ quan trọng trong điều trị thay thế thận Một trong những nguyên nhân khiến tỉ lệ tử vong TTTC không giảm như kỳ vọng

Hình 1.2 Sử dụng các dấu ấn sinh học trong các giai đoạn khác nhau

của TTTC

“Nguồn: Mehta R L, 2011” [72]

13

trong những thập niên qua, là do thiếu các dấu ấn sinh học chẩn đoán sớm TTTC, gây chậm trễ trong điều trị nhằm ngăn chặn sự tiến triển của TTTC Trên thực nghiệm, một số biện pháp ngăn chặn tiến triển TTTC chỉ hiệu quả nếu được áp dụng sớm, khi thận mới bị tác động bởi các yếu tố gây hại cho

thận [95], giai đoạn này được gọi là giai đoạn tổn thương thận (Hình 1.2.)

Hiện nay, Creatinin huyết thanh được dùng trên lâm sàng để chẩn đoán TTTC, tuy nhiên creatinin không giúp chẩn đoán sớm TTTC, là dấu ấn không đáng tin cậy trong giai đoạn có sự thay đổi cấp tính của chức năng thận do các yếu tố sau [15], [83]:

(1) Sự tăng của creatinin huyết thanh xuất hiện muộn hơn sự giảm của

độ lọc cầu thận, vì thế trong giai đoạn thay đổi cấp tính của độ lọc cầu thận, nồng độ creatinin huyết thanh không phản ảnh chính xác chức năng thận, creatinin huyết thanh chỉ tăng khi độ lọc cầu thận giảm hơn 50%

(2) Bình thường lượng creatinin trong nước tiểu có từ hai nguồn là creatinin được lọc qua cầu thận và creatinin được bài tiết thêm ở ống thận chiếm 5-10% tổng lượng creatinin trong nước tiểu, do vậy độ thanh lọc creatinin sẽ lớn hơn độ lọc cầu thận khoảng 10ml/phút/1,73m2 da Khi độ lọc cầu thận giảm, có sự tăng bài tiết creatinin qua ống thận, có thể đến 40% tổng lượng creatinin trong nước tiểu, làm gia tăng sự khác biệt giữa độ thanh lọc creatinin và độ lọc cầu thận

(3) Bình thường, creatinin bài tiết chủ yếu qua thận, đường ngoài thận không đáng kể, ở người có suy thận nặng, 68% lượng creatinin được bài tiết qua đường ngoài thận, chủ yếu là đường tiêu hóa Bình thường men creatinase ở dạng không hoạt động, khi creatinin huyết thanh tăng cao sẽ kích hoạt men này, làm tăng thải creatinin qua đường tiêu hóa

1.5.2 Dấu ấn sinh học lý tưởng của TTTC

Dấu ấn sinh học lý tưởng của TTTC phải có những đặc điểm sau: có

độ nhạy và độ đặc hiệu cao trong chẩn đoán sớm TTTC, giúp chẩn đoán phân biệt TTTC trước thận, tại thận và sau thận, giúp chẩn đoán nguyên nhân TTTC là do thiếu máu, độc tố hoặc nhiễm khuẩn, giúp chẩn đoán phân biệt TTTC với những bệnh thận cấp khác như viêm cầu thận, viêm thận mô kẽ, viêm đài bể thận cấp, dự đoán mức độ nặng của tổn thương thận, sử dụng để theo dõi tiến triển của TTTC, theo dõi đáp ứng với các biện pháp can thiệp và đánh giá dự hậu của TTTC [15], [22], [28], [37], [51]

Để có thể áp dụng được trên lâm sàng, các dấu ấn sinh học phải đáp ứng các điều kiện sau: kỹ thuật lấy mẫu không xâm lấn hoặc ít xâm lấn như nước tiểu hoặc máu, dễ dàng thực hiện tại giường bệnh hoặc ở những phòng xét nghiệm lâm sàng chuẩn với kỹ thuật xét nghiệm chuẩn, đáng tin cậy và cho kết quả nhanh, có độ nhạy và độ đặc hiệu cao trong chẩn đoán, có độ chính xác chẩn đoán cao thể hiện qua đường cong ROC và diện tích dưới đường cong ROC (AuROC) [15], [22], [28], [37], [51]

1.5.3 Nguồn gốc, tính đặc hiệu vị trí và phân loại các dấu ấn sinh học mới của TTTC

Bất kể nguyên nhân gây tổn thương thận, đáp ứng viêm giữ vai trò chủ đạo trong khởi phát TTTC (Hình 1.3.) Những yếu tố khởi kích TTTC (thiếu máu cục bộ, chất gây độc thận và nội độc tố vi khuẩn) làm phóng thích những cytokine và chemokine gây viêm từ tế bào nội mô và tế bào ống thận [69] Bạch cầu đa nhân và nhiều bạch cầu khác di trú đến vị trí viêm, đồng thời bám dọc thành mao mạch quanh ống thận từ rất sớm sau khi thận bị tác động bởi các yếu tố khởi kích Tổn thương viêm ở tế bào nội mô làm tăng tính thấm thành mạch, trong vòng 24 giờ giúp bạch cầu đa nhân dễ dàng di

15

chuyển vào mô kẽ thận và lòng ống thận Trong quá trình di trú, bạch cầu đa nhân lại phóng thích thêm những cytokine tiềm viêm làm tổn thương ống thận hơn nữa Đáp ứng viêm tại ống thận đối với các yếu tố khởi kích làm mất tính toàn vẹn của bộ khung tế bào, dẫn đến bong tróc tế bào còn sống cũng như những tế bào chết theo chương trình và tế bào bị hoại tử gây tắc nghẽn ống thận [69] Nếu quá trình sửa chữa thành công, những tế bào bình thường sẽ tái biệt hóa và lan rộng để phủ toàn bộ màng đáy bị tổn thương, khôi phục lại cấu trúc và chức năng của nephron [69]

Hình 1.3 Phản ứng viêm trong sinh lý bệnh của TTTC

(Ghi chú: AC tế bào chết theo chương trình, NC tế bào hoại tử, DC tế bào tái biệt hóa)

“Nguồn: Martensson J, 2012” [69]

Những dấu ấn sinh học phản ánh những biến cố sinh lý bệnh khác nhau trong quá trình tổn thương và sửa chữa của thận bao gồm:

• Do giảm độ lọc cầu thận: creatinin máu, cystatin C máu

• Những men được phóng thích từ tế bào ống thận bị tổn thương: Alanine aminopeptidase (AAP), Alkaline phosphatase (AP) , α-glutathione S transferase (α-GST), N acetyl β glucosaminidase (NAG)

• Những chất xuất hiện trong nước tiểu do tổn thương cơ chế hấp thu những chất trong dịch lọc của ống thận gần: NGAL, cystatin C nước tiểu

• Những protein được sản xuất từ tế bào viêm di trú đến thận hoặc từ tế bào ống thận do hiện tượng tăng biểu hiện gen (up-regulated) phản ứng khi thận bị tổn thương: Kidney injury molecule-1 (KIM-1), Neutrophil gelatinase associated lipocalin (NGAL), IL-18, liver fatty acid binding protein (L-FABP), Sodium/hydrogen exchanger isoform (NHE3) NGAL và IL-18 còn được sản xuất bởi các tế bào miễn dịch trong máu

và mô ngoài thận đáp ứng với phản ứng viêm như NKH, chấn thương, phẫu thuật lớn

• Những chất có liên quan đến sự ngừng chu kỳ tế bào G1 của tế bào ống thận: Tissue inhibitor of metallo- proteinase 2 (TIMP-2) và Insulin-like growth factor binding protein 7 (IGFBP-7)

Tại hội nghị về dấu ấn sinh học TTTC năm 2014 [81], các chuyên gia

của ADQI chia các dấu ấn sinh học của TTTC thành 2 nhóm chính:

(1) Các dấu ấn sinh học chức năng gồm creatinin, Cystatin C (CysC), b2

microglobulin, α1 microglobulin, microalbumin…

(2) Các dấu ấn sinh học tổn thương thận gồm: NGAL, I18, KIM-1,

L-FABP, TIMP-2, IGFBP-7

Hình 1.4 Nguồn gốc và tính đặc hiệu vị trí của các dấu ấn TTTC

“Nguồn: Murray P T, 2014” [81]

BẢNG 1.4 Tóm tắt đặc điểm các dấu ấn sinh học mới của TTTC [86], [115] Dấu ấn

sinh học

Nguồn gốc Tại thận Bệnh phẩm Thời

gian phát hiện

Yếu tố gây nhiễu

ly giải tại tế bào ống thận gần, không bài tiết tại ống thận (không thể phát hiện trong nước tiểu người bình thường)

Huyết thanh

và nước tiểu (Cystatin C huyết thanh

là dấu ấn độ lọc cầu thận, Cystatin C nước tiểu là dấu ấn tổn thương ống thận)

12 – 24 giờ sau tổn thương thận

Đáp ứng viêm toàn thân Bệnh ác tính Rối loạn tuyến giáp

Suy/cường glucocorticoid Hút thuốc

IL-18 Cytokine tiền viêm

18 kDa

Phóng thích từ

tế bào ống thận gần sau tổn thương

Huyết tương

và nước tiểu

6- 24 giờ sau tổn thương thận

Phản ứng viêm Nhiễm khuẩn huyết

Nước tiểu 12 – 24

giờ sau tổn thương thận

Carcinoma tế bào thận Tiểu đạm mạn tính

Bệnh thận mạn Bệnh tế bào liềm

Huyết tương

và nước tiểu

1 giờ sau tổn thương ống thận

do thiếu máu cục

bộ

Bệnh thận mạn Thận đa nang Bệnh gan Nhiễm khuẩn huyết

Nước tiểu 4 giờ

sau tổn thương thận

Sai số khi có

sự hiện diện của bilirubin, albumin trong nước tiểu

19

1.6 Nghiên cứu về NGAL trong TTTC

1.6.1 Đại cương về NGAL

1.6.1.1 Nguồn gốc, cấu trúc và chuyển hoá NGAL

NGAL là một protein thuộc họ lipocalin, có trọng lượng phân tử 25 Kda gồm 178 axít amin, tạo liên kết đồng hoá trị với gelatinase của bạch cầu

đa nhân trung tính, được phân lập bởi Allen và Venge năm 1989 từ những hạt thứ cấp của bạch cầu đa nhân trung tính [85] Bạch cầu đa nhân đã trưởng thành ở máu ngoại biên không có RNA mã hoá để tổng hợp NGAL, mà NGAL được tổng hợp vào giai đoạn tạo hạt thứ cấp của tế bào tuỷ xương Bình thường gen mã hoá để tổng hợp NGAL có ở nhiều mô của cơ thể như tuỷ xương, tử cung, tuyến tiền liệt, tuyến nước bọt, dạ dày, đại tràng, khí quản, phổi, gan và thận; đáp ứng tăng biểu hiện gen để tổng hợp NGAL xảy

ra khi có các tình trạng bệnh lý khác nhau như phản ứng viêm, nhiễm khuẩn, ngộ độc, thiếu máu, TTTC, và một số ung thư như ung thư vú, ung thư hệ niệu sinh dục [38], [98]

Giống như các lipocalin khác, NGAL gồm có 8 sợi beta tạo thành cấu trúc bậc 3 hình thùng có đài kỵ nước gắn với các phân tử ưa chất béo Trong máu NGAL có 3 dạng: đơn thể (monomer) có trọng lượng phân tử 25 kDa; nhị thể (homodimer) do nhị trùng hoá 2 phân tử NGAL, có trọng lượng phân

tử 45 kDa; và dị thể (heterodimer) do kết hợp NGAL đơn thể với phân tử Matrix metallo peptidase 9 (MMP-9), có trọng lượng phân tử 135 kDa [65]

Nhiều nghiên cứu cho thấy NGAL dạng đơn thể chủ yếu được tạo ra bởi tế bào ống thận, trong khi NGAL dạng nhị thể chủ yếu xuất phát từ bạch cầu đa nhân trung tính (Hình 1.5.), tuy nhiên bạch cầu đa nhân trung tính cũng có thể tiết ra một lượng nhỏ NGAL dạng đơn thể, cũng như tế bào ống thận cũng có thể sản xuất NGAL nhị thể với số lượng nhỏ [65]

Phối tử chủ yếu của NGAL là phân tử có gắn sắt siderophore Tại tế bào, NGAL tương tác với thụ thể 24p3R hoặc megalin được gọi là Apo-NGAL hoặc kết hợp thêm với siderophore tạo thành holo-NGAL Sau khi nhập bào, Holo-NGAL thực hiện các chức năng bảo vệ tế bào rồi bị huỷ hoặc đẩy ra khỏi tế bào để tái sử dụng dưới dạng Apo-NGAL [21]

NGAL trong máu sẽ được lọc qua cầu thận và tái hấp thu hoàn toàn ở

tế bào ống thận gần, thoái hoá tại tiêu thể, nên nồng độ NGAL trong nước tiểu rất thấp Khi thận bị tổn thương, tế bào ống thận sản xuất lượng rất lớn NGAL, NGAL đi vào máu và nước tiểu làm gia tăng nồng độ NGAL trong máu và nước tiểu, ống thận gần bị tổn thương giảm hấp thu NGAL góp phần

Hình 1.5 Sinh học NGAL và mối liên hệ với tổn thương ống thận

“Nguồn: Lippi G, 2012” [65]

21

làm tăng cao nồng độ NGAL trong nước tiểu [21]

1.6.1.2 Chức năng sinh lý của NGAL: NGAL có ba chức năng chính [94] :

• Tác động ngưng khuẩn: NGAL gắn với phân tử có chứa sắt siderophore, là những phân tử được tổng hợp bởi vi khuẩn để thu thập sắt, bằng cách này NGAL ức chế sự phát triển của vi khuẩn

• Tác động chống oxy hóa: NGAL gắn với phân tử siderophore của người, đây là những phân tử vận chuyển sắt vào trong tế bào đích, như vậy NGAL làm ngưng cung cấp sắt tự do và sắt phản ứng để sản xuất các gốc oxy gây ra các stress oxy hóa và tổn thương tế bào

• Hoạt động như yếu tố tăng trưởng: NGAL điều hòa sự tăng sinh tế bào,

sự chết tế bào theo chương trình, sự biệt hóa tế bào

1.6.1.3 Đáp ứng gia tăng NGAL khi thận bị tổn thương

Khi thận bị tổn thương bởi nhiều tác nhân khác nhau, tại tế bào ống thận có hiện tượng tăng biểu hiện gen NGAL, RNA mã hoá NGAL tăng rất cao trong vòng vài giờ, NGAL được sản xuất và phóng thích vào máu và nước tiểu Nhiều cytokin và yếu tố tăng trưởng tham gia vào quá trình kích thích sự tăng biểu hiện gen NGAL như Granulocyte Monocyte colony stimulating factor (GM-CSF), Interleukin-1 (IL-1), IL-17, IL-22, Transforming growth factor alpha (TGF-!), Insulin like growth factor-1 (IGF-1) [26] NGAL được sản xuất chủ yếu ở ống thận xa, ngoài ra ống thận gần, nhánh lên quai Henle, và ống góp cũng sản xuất NGAL; miễn dịch huỳnh quang ở vật thí nghiệm cho thấy NGAL tập trung nhiều nhất ở ống thận gần, tuy nhiên hiện tượng này phản ảnh hiện tượng nhập bào của NGAL hơn là NGAL được sản xuất nhiều nhất ở ống thận gần [98] Ngoài ra hiện tượng hoạt hoá và di trú của bạch cầu đa nhân trung tính đến thận cũng góp phần làm gia tăng nồng độ NGAL trong máu và nước tiểu [65] Trên thực

nghiệm NGAL có tác dụng bảo vệ, ngăn tổn thương tế bào ống thận trong giai đoạn sớm của tổn thương thận, truyền NGAL ngoại sinh cho chuột bị gây tổn thương thận do thiếu máu, thận được bảo vệ khỏi các tổn thương do thiếu máu [80] Ngoài ra NGAL có thể có vai trò trong trong quá trình tăng sinh và biệt hoá tế bào ống thận để thay thế cho các tế bào thận bị hoại tử NGAL có tác động chống lại hiện tượng chết tế bào theo chương trình và bảo tồn sự bộc lộ N-cadherin của biểu mô ống thận, kích thích làm tăng sản xuất men bảo vệ thận heme oxygenase 1, có tác động chống lại sự oxy hoá [21]

1.6.1.4 Giá trị NGAL bình thường

NGAL bình thường trong máu có nguồn gốc từ bạch cầu đa nhân và tế bào gan, lách, thận Ở người lớn, nồng độ NGAL trong nước tiểu là 1 - 20 ng/ml, và trong máu là 70 - 105 ng/ml [94]

1.6.1.5 Các phương pháp xét nghiệm nồng độ NGAL trong máu và nước tiểu

Bệnh phẩm để xét nghiệm NGAL gồm máu toàn phần, huyết thanh, huyết tương kháng đông bằng EDTA hoặc heparin, nước tiểu Định lượng NGAL bằng phương pháp miễn dịch huỳnh quang hoặc miễn dịch men (ELISA) bán tự động hoặc tự động, phương pháp đo độ đục và có cả xét nghiệm nhanh Phần lớn các kít xét nghiệm NGAL hiện nay trên thị trường đều xét nghiệm định lượng chung cả hai dạng NGAL chính trong máu là đơn thể và nhị thể, hoặc định lượng 3 dạng gồm cả NGAL dị thể, vì thế giảm tính đặc hiệu chẩn đoán tổn thương thận nếu NGAL được phóng thích từ nguồn ngoài thận [64] Hiện kít NGAL đo NGAL đơn thể đặc hiệu ống thận đã có

và đang được xác định giá trị trong các nghiên cứu lâm sàng [64] Máu toàn phần cho sai số nhiều hơn huyết tương, huyết thanh vì có sự hiện diện của bạch cầu trong máu Sử dụng huyết tương chính xác hơn huyết thanh vì

23

NGAL có thể phóng thích từ bạch cầu đa nhân trong trong quá trình đông máu [64] Huyết tương kháng đông bằng EDTA hoặc heparin cho kết quả NGAL tương đương nhau [17] Kết quả nồng độ NGAL trong nước tiểu được điều chỉnh bằng creatinin nước tiểu, để giảm tới mức tối thiểu tác động của tình trạng cô đặc hay pha loãng nước tiểu Không có sự khác biệt về giá trị dự đoán TTTC và tiên lượng giữa NGAL nước tiểu với NGAL huyết tương [33]

1.6.2 Các nghiên cứu tiền lâm sàng về NGAL trong TTTC

Nghiên cứu NGAL như một dấu ấn TTTC được đề xuất từ kết quả của các nghiên cứu thực nghiệm, sử dụng các kỹ thuật sinh học phân tử về gen và protein Supavekin và cộng sự phát hiện gen mã hoá để tổng hợp NGAL có hiện tượng gia tăng biểu hiện vào giai đoạn sớm ở thận chuột bị gây thiếu máu [103] Nghiên cứu của Mishra và cộng sự cho thấy NGAL không những

là một trong bảy protein có gen mã hoá tăng biểu hiện rất mạnh, hơn gấp mười lần trong giai đoạn sớm của TTTC do thiếu máu, mà còn là một protein được thải qua đường niệu rất sớm trong vòng 2 giờ sau khi thận bị tổn thương với nồng độ rất cao [77] Nhiều nghiên cứu sau đó chứng minh gen mã hoá NGAL gia tăng biểu hiện rất mạnh và sớm, chỉ trong vòng 2 giờ sau khi thận

bị tổn thương do thiếu máu hoặc độc chất [80], [78], [93]; RNA mã hoá NGAL tăng gấp 1000 lần tại thận, đồng thời nồng độ NGAL huyết thanh tăng gấp 300 lần, nồng độ NGAL nước tiểu tăng gấp 1000 lần trong 24 – 48 giờ sau khi thận bị thiếu máu; thời điểm xuất hiện, mức độ và thời gian xuất hiện NGAL trong nước tiểu tương quan với biến cố thiếu máu [80], [93] Gần đây, một số nghiên cứu tiền lâm sàng đã được thực hiện trên chuột thí nghiệm sử dụng gentamycin và colistin, kết quả nghiên cứu cho thấy có hiện tượng tăng biểu hiện gen NGAL [43] và tăng nồng độ NGAL tương quan với thay đổi bệnh lý tại thận, các tác giả kết luận NGAL có thể dùng như dấu ấn

để theo dõi TTTC do gentamycin, colistin [43], [66] Nghiên cứu gây độc tế bào ống thận người bằng gentamycin và colistin trong ống nghiệm cũng cho thấy có sự tăng cao biểu hiện gen mã hoá NGAL trong tế bào và nồng độ NGAL trong dịch nuôi tế bào [55]

Kết quả của các nghiên cứu tiền lâm sàng nói trên cho thấy NGAL là một dấu ấn đầy tiềm năng trong dự đoán TTTC và đó là cơ sở khoa học để phát triển các phương pháp xét nghiệm đo nồng độ NGAL trong máu và nước tiểu dùng trong nghiên cứu và trên lâm sàng

1.6.3 Các nghiên cứu lâm sàng về NGAL trong TTTC

Sự tăng cao nồng độ NGAL từ rất sớm, khoảng 2 giờ sau khi thận tiếp xúc với tác nhân gây tổn thương thận đã khiến NGAL trở thành dấu ấn sinh học được nghiên cứu nhiều nhất trong các dấu ấn sinh học mới của TTTC Ngoài nghiên cứu NGAL như dấu ấn dự đoán TTTC, NGAL còn được nghiên cứu như dấu ấn đánh giá mức độ nặng của TTTC, dấu ấn tiên lượng gồm điều trị thay thế thận, tử vong bệnh viện; và sử dụng như dấu ấn để theo dõi sự phục hồi của tổn thương thận sau TTTC

1.6.3.1 Kết quả nghiên cứu NGAL trên bệnh nhân mổ tim, sử dụng thuốc cản quang, bệnh nhân cấp cứu, bệnh nhân ghép gan

Nghiên cứu lâm sàng về NGAL như dấu ấn sinh học của TTTC lần đầu tiên được Mishra và cộng sự công bố vào năm 2005, nghiên cứu thực hiện trên 71 bệnh nhi mổ tim hở có tuần hoàn ngoài cơ thể Chẩn đoán TTTC khi creatinin máu tăng ≥ 50% giá trị nền Kết quả 20 bệnh nhi (28%) bị TTTC, NGAL ht và NGAL nước tiểu 2 giờ sau mổ có độ nhạy 0,7 và độ đặc hiệu 0,9 trong dự đoán TTTC, AuROC của NGAL nước tiểu 0,998 và AuROC của NGAL ht 0,91 [76]

25

Sau đó nhiều nghiên cứu về NGAL được thực hiện ở người lớn và trẻ

em mổ tim, so với các dấu ấn khác, NGAL có ưu điểm là tăng cao và rất sớm

so với KIM-1 và IL-18, và có AuROC cao hơn các dấu ấn khác (Hình 1.6)

Thời gian (giờ) sau khi bắt đầu tuần hoàn ngoài cơ thể

Hình 1.6 So sánh sự gia tăng nồng độ một số dấu ấn sinh học ở bệnh

nhân TTTC sau mổ tim hở có tuần hoàn ngoài cơ thể “Nguồn: Devarajan P, 2010” [38]

Ngoài mổ tim hở, NGAL cũng đã được nghiên cứu trên các nhóm bệnh

nhân khác như bệnh nhân sử dụng thuốc cản quang, bệnh nhân cấp cứu, bệnh

nhân ghép gan Kết quả cho thấy giá trị dự đoán TTTC của NGAL dựa vào

diện tích dưới đường cong ROC (AuROC) từ khá cho đến rất tốt (Bảng 1.5.)

There is an emerging literature suggesting that urine

NGAL is also a marker of CKD and its severity 1 In this

population, urine NGAL levels are elevated and significantly

correlated with serum creatinine, GFR and proteinuria 76–78

Urine NGAL has also been shown to represent an early

biomarker for the degree of chronic injury in patients with

IgA nephropathy 79 and lupus nephritis, 80–82 and may be

increased in urinary tract infections 83 However, the levels of

urine NGAL in these situations are significantly blunted

com-pared with that typically measured in AKI.

In addition, there are a number of limitations pertaining to

the biomarker studies published thus far First, majority of

studies reported were from single centres that enrolled small

numbers of subjects Validation of the published results in

large multicentre studies will be essential Second, most

studies reported to date did not include patients with CKD.

This is problematic, not only because it excludes a large

proportion of subjects who frequently develop AKI in clinical

practice, but also because CKD in itself can result in increased

concentrations of NGAL, thereby representing a

confound-ing variable Third, many studies reported only statistical

associations (odds ratio or relative risk), but did not report

sensitivity, specificity and AUC for the diagnosis of AKI,

which are essential to determine the accuracy of the

biom-arker Fourth, only a few studies with relatively small

number of cases have investigated biomarkers for the

pre-diction of AKI severity, morbidity and mortality – results of

testing NGAL as a predictor of hard clinical outcomes in large

multicentre studies are needed.

Finally, the definition of AKI in the published studies has

been based largely on elevations in serum creatinine, which

raises the issue of using a flawed outcome variable to analyse

the performance of a novel assay The studies of biomarkers

such as NGAL for the diagnosis of AKI may have yielded

different results had there been a true ‘gold standard’ for AKI Instead, using AKI as defined by a change in serum creatinine sets up the biomarker assay for lack of accuracy due to either false positives (true tubular injury but no significant change in serum creatinine) or false negatives (absence of true tubular injury, but elevations in serum creatinine due to pre-renal causes or any of a number of confounding variables that haunt this measurement) It will be crucial in future studies to demonstrate: (i) the association between biomarkers and clinical outcomes such as dialysis, cardiovascular events and death; and (ii) that randomization to a treatment for AKI based on high biomarker levels results in an improvement in kidney function and reduction of adverse clinical outcomes This should be the next goal for the field.

FUTURE PERSPECTIVES FOR ACUTE KIDNEY INJURY BIOMARKERS

Neutrophil gelatinase-associated lipocalin as an AKI ker has successfully passed through the pre-clinical, assay development and initial clinical testing stages of the biomar- ker development process It has now entered the prospective screening stage, facilitated by the development of commer- cial tools for the measurement of NGAL on large populations across different laboratories But will any single biomarker such as NGAL suffice in AKI? In addition to early diagnosis and prediction, it would be desirable to identify biomarkers capable of discerning AKI subtypes, identifying aetiologies, predicting clinical outcomes, allowing for risk stratification and monitoring the response to interventions In order to obtain all of this desired information, a panel of validated biomarkers may be needed Other AKI biomarker candi- dates may include interleukin-18 (IL-18), kidney injury molecule-1 (KIM-1), cystatin C and liver-type fatty acid

biomar-0 5

10 15 20 25 30

Time post-CPB (h)

NGAL (0.95) L-FABP (0.80) IL-18 (0.75) KIM-1 (0.83)

Marker (AUC)

Fig 1 Temporal profile of urinary biomarkers in patients who develop acute kidney injury after cardiopulmonary bypass (CPB) Data are from the following

published references: neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL), 27 liver-type fatty acid binding protein (L-FABP), 29 interleukin-18 (IL-18) 28 and kidney injury molecule-1 (KIM-1) 84

NGAL in acute kidney injury

Bảng 1.5 Tóm tắt kết quả một số nghiên cứu về NGAL máu trong TTTC Tác giả và cộng

sự (năm)

Nhóm bệnh nhân

Số bệnh nhân

Tiêu chuẩn chẩn đoán TTTC *

AuROC (95% CI)

140 Creatinin tăng

25%

**Sen 0,90 Spe 0,74

Tong (2015)

[104]

Chụp cản quang Phân tích gộp

0,85 (0,82-0,88)

Di Somma (2013)

[39]

Cấp cứu (người lớn)

665 Creatinin tăng

50% hoặc ≥ 0,3mg/dl

0,84

Niemann (2009)

[84]

Ghép gan (người lớn)

95 Creatinin tăng gấp

2 hoặc 3 lần

0,87 (0,77-0,93) Ghi chú: * creatinin nền; ** không công bố AuROC chỉ công bố sen: độ nhạy, spe: độ đặc hiệu

Bệnh nhân nhập ĐTTC đồng thời có nhiều bệnh cấp tính và bệnh mạn hơn các nhóm bệnh nhân khác, vì vậy sự gia tăng NGAL có thể không những

từ TTTC mà còn từ những phản ứng khác của cơ thể như quá trình viêm, nhiễm khuẩn huyết Mặc khác, thời gian và cường độ tác động lên thận thường không rõ làm giảm giá trị đặc hiệu của NGAL như dấu ấn TTTC Mặc dù vậy, nhiều nghiên cứu ở bệnh nhân ĐTTC cho thấy NGAL có giá trị trong dự đoán TTTC, dự đoán điều trị thay thế thận và và tiên lượng tử vong

Bảng 1.6 và 1.7 tóm tắt thiết kế nghiên cứu và kết quả một số nghiên cứu về NGAL máu và nước tiểu ở bệnh nhân điều trị tại khoa ĐTTC tổng quát, đối tượng nghiên cứu đã loại một cách tương đối bệnh nhân bị TTTC lúc nhập ĐTTC, bằng cách chỉ chọn bệnh nhân có creatinin máu < 1,5 mg/dl hoặc loại bệnh nhân có eGFR < 60 ml/phút/1,73m2; dùng tiêu chuẩn chẩn đoán TTTC AKIN hoặc RIFLE hoặc chỉ dùng tiêu chuẩn creatinin máu mà không dùng tiêu chuẩn thể tích nước tiểu của AKIN, RIFLE; sử dụng creatinin nền là creatinin của bệnh nhân trước nhập viện; nếu không biết creatinin nền (từ 28% - 51% bệnh nhân), các nghiên cứu sử dụng creatinin bệnh nhân lúc nhập viện, hoặc creatinin tính theo công thức MDRD NGAL được lấy mẫu lúc nhập ĐTTC rồi tính giá trị chẩn đoán TTTC trong vòng 1,

2, 5, 7 ngày hoặc lấy mẫu liên tiếp trong vòng vài ngày sau nhập ĐTTC, tính giá trị dự đoán TTTC tại thời điểm cố định 12 giờ, 1, 2, 3 ngày trước khi bệnh nhân đủ tiêu chuẩn chẩn đoán TTTC